河道治理工程中護坡技術研究與應用

郗文軍

（新疆昌吉州阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

隨著社會經濟的發展，人們對生態環境逐步重視[1]，因此需大力推動現代技術對傳統施工工藝的改進。其中河道治理過程中護坡技術是一個很值得深入探討的課題[2]。生態護坡技術在我國當前部分河道治理過程中應用較為廣泛，不僅可對岸坡防護加固，同時也提高岸坡的景觀人文性，展現出與自然的協調性發展[3～4]。選擇合理的生態護坡與傳統的人工材料相結合是當前一個較為關注的重點，故本文以某工程為例分析RXP 生態砌塊擋墻護坡和植物護坡的穩定性、生態協調性及造價。

1 工程現狀

在某地河道治理過程中遇到一處高坎岸坡，其巖土體主要為均質土，擋墻高度約為3.0 m，坡度比約為1∶0.17。擋土墻以上承重平臺具有一處高陡斜坡，坡度比達到1.5，高度約為7.02 m，見圖1。巖土體主要抗剪參數為：粘聚力c 約為25 kPa，內摩擦角Φ 為16°，彈性模量與泊松比分別為30 MPa、0.3，土體滲透系數為10-6cm/s，屬于低滲透性土體，土體容重約為19 kN/m3。在前期護坡設計中主要采用傳統護坡工藝，對坡面人工澆筑0.28 m 厚的C25 混凝土。又由于采用傳統護坡施工工藝導致周邊人文景觀不搭配，且生態環境受到損害，故采用自然植被與人工材料聯合護坡的生態護坡進行設計施工。

圖1 岸坡幾何形態（尺寸單位：m）

2 RXP 生態砌塊擋墻護坡設計

RXP 生態砌塊指的是榮勛砌塊擋墻[5]，此類砌塊具有占地面積小、有效節約土地面積的特點。根據具體地質情況和RXP生態砌塊的特點，設計方案見圖2。擋墻底部基礎采用C20 砼澆筑，寬度為60 cm，厚度為20 cm。擋墻在C25 砼的基礎上采用RXP280-10 型生態砌塊。

圖2 RXP 生態砌塊剖面圖（尺寸單位：mm）

在擋墻背后坡面處采用土工格柵鋪墊，土工格柵主要采用的是單向聚丙烯土工格柵，此類格柵具有增強巖土體之間摩擦力的作用，同時需保證壓實度在90%以上。砌塊之間留有縫隙，縫隙寬度約為80 mm，可以進行播種植物種子，方便微生物的繁衍與能量的傳輸。擋墻頂部主要采用C20 混凝土澆筑，厚度與寬度分別為10 cm、2 m。

2.1 穩定性分析

護坡設計方案采用ANSYS 進行建模仿真計算分析。首先，對計算模型進行網格劃分，該幾何模型劃分成節點4870 個，共有分析單元2325 個，主要采用的是四邊形八節點應變變形單元體。根據實際工程設定邊界條件，岸坡底面采用完全約束，上部為自由邊界，左右邊界存在水平方向的約束條件，主要承受重力與河流的靜水壓力。在ANSYS 中網格劃分的計算模型見圖3。

圖3 網格劃分后的計算模型圖

計算模型網格劃分之后，對其進行穩定性計算。根據計算知，該岸坡破壞面主要集中在圖中黑色部分。進一步計算岸坡穩定性系數得Fs=1.9，滿足規范要求。

2.2 生態協調性分析

由于采用RXP 砌塊擋墻設計，在擋墻上下砌塊存在一定的縫隙聯通，這些縫隙的聯通將進一步打通該岸坡的生態結構。水下生物可以在擋墻內外自由活動，水體處于連通狀態，微生物之間的傳輸交流處于和諧狀態，這些水下聯通的關系也為水體植物的生長提供了一個良好的生態協調性，使水下、水上生物之間處于自然的物質交換狀態。

RXP 生態砌墻將幫助岸坡面上一些植物可以快速布滿整個坡面，美化環境，指物體的存在也維持了巖土體的存在，不至于水土流失嚴重。植物體與人工燈光美化措施的協調使用，將使整個岸坡面具有生態型的光影自然人文景觀變化，成為一個美麗的旅游休閑場所。

2.3 造價分析

表1 材料費

表2 單位面積總成本

根據具體的工程成本換算成每平方米的造價，且折合機械費與其他輔助性費用，該岸坡面材料費用見表2。RXP 砌塊擋墻生態護坡設計的造價約為684.11 元/m2。

3 植物護坡設計

針對在河道治理過程中遇到的高坎岸坡，設計出植物護坡設計方案，在岸坡邊種植一些水濕生植物，盡量避免種植沉水植物。在岸坡面上種植一些生命力頑強、固土能力強的灌木或喬木等。

根據巖土體性質，結合生態學知識，植物護坡設計中主要植物材料選用的是水蔥、麥冬草、夾竹桃、欒樹、構骨冬青、樟樹六種植物。見圖4。坡腳處主要采用樁基礎抗沖刷，固堤護坡，樁基礎直徑約為15 cm，木樁間距約為5 cm，打入水中，但入水深度不可超過樁身長度的一半。在岸坡面主要種植一些麥冬草籽，岸頂種植樟樹，成間隔布置，保證間距約為0.5 m，營建和諧的河邊植被景觀。

圖4 植物護坡剖面示意圖（尺寸單位：mm）

3.1 穩定性分析

采用植物護坡技術，植物帶交錯分布在岸坡面和岸頂，所選用的草本植物具有生長迅速，根系發育較完善，喬灌植物能有效保證坡面的土壤不被侵蝕。植物通過自身的收集雨水的能力，保證植被可以固土，留住水分，減小坡面水體流量，削弱河流對岸坡的侵蝕。由于本方案中采用樁基保護坡腳，故而不用擔心坡腳處水流對岸坡的沖刷，保證岸坡的穩定性。

3.2 生態協調性與造價分析

表3 植物護坡材料費

表4 單位面積總成本

由于采用植物護坡技術，因其具有良好的生態協調性，故能有效涵養植物，吸收水分，減少河流與岸坡的景觀不可協調性，增加植物對水分的吸收。這種可協調性可改善河道水流水質，保護生態環境，增強水域的強有力生態型。岸坡上的植被具有可觀賞性，可發揮綠化功能，樟樹可提供動物的繁衍場所，使岸坡成為一個良好的自然生態場所。

根據成本造價分析，護坡材料費用主要由材料費與單位面積內的人工費、養護費組成，該方案單位面積的護坡成本約為97.26 元/m2。

4 結論與建議

4.1 結論

通過應用生態護坡技術與傳統護坡技術相結合，選用RXP 生態砌塊擋墻護坡設計或者植被護坡技術，可大大增強岸坡的穩定性，且造價成本相對低廉，可提高岸坡的景觀人文性，在實際河道治理過程中可根據具體的實際坡體情況選擇合理的生態護坡技術。

4.2 建議

生態護坡實施過程中，在坡腳與河道接觸之處，由于水中營養豐富，存在許多雜草，高低不一，雖然這些雜草在一定程度上掩蓋了坡面的完整性，但是從另一方面來說，會使水位的高度掩蓋，增加危險性，同時雜草存在影響了整體的美觀性。為了安全考慮，應該對植物遮擋水位設置水深標志牌。河岸坡面應設置警示牌，尤其是在活動密集場所設置警示牌，保證岸坡面之上人員的活動安全。